JP2004186895A

JP2004186895A - Speaker device

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Publication number: JP2004186895A
Application number: JP2002350125A
Authority: JP
Inventors: Toru Sasaki; 徹佐々木
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-12-02
Filing date: 2002-12-02
Publication date: 2004-07-02
Anticipated expiration: 2022-12-02
Also published as: JP4150903B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a speaker device using an array speaker capable of relatively easy sound image localization of each channel even in case of sound reproduction with multi-channel audio signals such as multi-channel surround reproduction. SOLUTION: A first and a second array speakers 10L, 10R are positioned in the vicinity of the two lines of intersection between mutually opposing wall surfaces and the ceiling of a listening room. Signals for driving the first and the second array speakers are generated such that the directions of the main axes of the directivity by a first and a second beam-shaped acoustic waves BM1, BM2 irradiated from the first and the second array speakers coincide with the first and the second directions to which sound images produced by an input audio signal are to be localized. The delay time of the driving signals for the first and the second array speakers are adjusted so that, as to the identical audio components of the input audio signals, the first and the second beam-shaped acoustic waves BM1, BM2 simultaneously arrive at the position to which sound images produced by the input audio signals are to be localized. COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数個のスピーカユニットで構成されたアレースピーカを用いたスピーカ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数個のスピーカユニットが、例えば１次元的にあるいは２次元的に配列され、パネル型に構成されたアレースピーカを、例えばリスニングポジションの正面前方に配置し、このアレースピーカのみで、２チャンネル以上の音響再生を行なうスピーカシステムが提案されている（例えば、ＷＯ０１／２３１０４Ａ３（特許文献１）や特開平６−２０５４９６号公報（特許文献２）参照）。
【０００３】
このシステムは、アレースピーカから放射される音波をビーム状の指向性として、リスナの側方の壁面、後方の壁面、天井などに反射させてリスナに到達させ、あたかも、最後に音波が反射された壁の方向に音源があるように知覚させるもので、リスナ前方に配置される１パネルのアレースピーカだけで、あらゆる方向への音像定位が可能となる。
【０００４】
【特許文献１】
国際公開番号ＷＯ０１／２３１０４Ａ３公報。
【特許文献２】
特開平６−２０５４９６号公報。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のアレースピーカを用いたスピーカ装置において、マルチチャンネル・サラウンド再生を行なう場合には、リスナの前方（正面）の壁側の幅方向の中央に配置された一つのアレースピーカから、それぞれビーム状の指向性とした多チャンネルの音波を放射させることによって、実現するものである。
【０００６】
しかしながら、従来のスピーカ装置の場合には、すべてのチャンネルの音像を所期の位置に定位させるようにすることは、なかなか困難である。特に、多数回、壁や天井に反射させた後にリスナに到達させるようにしなければならない後方（リア）チャンネルの音声については、当該後方（リア）チャンネルに対応して想定された音像定位方向に定位させることは困難である。
【０００７】
すなわち、アレースピーカの規模や音波の波長の制限により、光ビームのように指向性を細く絞り込むことはほぼ不可能に近く、また、多数回、壁面に反射させてリスナに到達させるようにすることは、当該音波の行路長が非常に長くなり、その音波の距離減衰が大きくなる。さらに、通常、壁面は音波を完全に反射するわけではなく、一部吸音してしまうので、反射の回数に応じて音波の減衰が激しくなる。
【０００８】
したがって、上述のリアチャンネルのように、アレースピーカから放音された音波を、多数回、壁面に反射させて、リスナに到達させるようにする場合には、当該リアチャンネル毎に想定された音像定位方向に定位させることは現実にはきわめて困難であると考えられる。
【０００９】
この発明は以上の点にかんがみ、マルチチャンネル・サラウンド再生などの多チャンネル音声信号による音響再生においても、それぞれのチャンネルの音像を初期の位置に定位させることが比較的容易にできるようにしたスピーカ装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明によるスピーカ装置は、
第１の複数個のスピーカユニットで構成され、リスニングルームの第１の壁面と天井との交線部分の近傍に配置された第１のアレースピーカと、
第２の複数個のスピーカユニットで構成され、リスニングルームの前記第１の壁面とは異なる第２の壁面と天井との交線部分の近傍に配置された第２のアレースピーカと、
入力音声信号を受けて、前記第１のアレースピーカの前記第１の複数個のスピーカユニットに供給する第１の複数のユニット駆動信号を生成するものであって、前記第１の複数のユニット駆動信号が前記第１の複数個のスピーカユニットに供給されることによって前記第１のアレースピーカから放射される音波の指向性の主軸の方向を、前記入力音声信号による音像を定位させるべき第１の方向とするように、前記第１の複数のユニット駆動信号を生成する第１の指向性形成用信号生成手段と、
前記入力音声信号を受けて、前記第２のアレースピーカの前記第２の複数個のスピーカユニットに供給する第２の複数のユニット駆動信号を生成するものであって、前記第２の複数のユニット駆動信号が前記第２の複数個のスピーカユニットに供給されることによって前記第２のアレースピーカから放射される音波の指向性の主軸の方向を、前記入力音声信号による音像を定位させるべき第２の方向とするように、前記第２の複数のユニット駆動信号を生成する第２の指向性形成用信号生成手段と、
前記第１のアレースピーカから前記第１の方向を指向性の主軸の方向として放射される音波が前記入力音声信号による音像を定位させるべき位置に到達する時間と、前記第２のアレースピーカから前記第２の方向を指向性の主軸の方向として放射される音波が前記入力音声信号による音像を定位させるべき位置に到達する時間との差を調整するための遅延手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１１】
上述の構成のこの発明によれば、第１および第２のアレースピーカが、リスニングルームの、例えばリスナから見て左右側方の壁面と天井との交線部分の近傍にそれぞれ配置される。そして、各チャンネルの音声信号からは、これら第１および第２のアレースピーカのそれぞれを駆動するための第１および第２のユニット駆動信号を生成する。そして、第１および第２のアレースピーカからは、それぞれ、当該チャンネルの音声信号に対して想定された音像定位方向に第１および第２のビーム状の音波が放射される。
【００１２】
この場合に、第１および第２のユニット駆動信号に対して、遅延手段により両ユニット駆動信号間における遅延時間差が調整されて、第１および第２のビーム状音波は、当該チャンネルの音声信号に対して想定される音像定位位置には、同時に到達するようにされる。
【００１３】
このため、当該チャンネルの音声信号に基づく第１および第２のビーム状音波は、当該チャンネルの音声信号に対して想定される音像定位位置に同時に到達するので、両音波は同相で合成されて、互いに強め合うようになって、最大レベルとなる。つまり、当該チャンネルの音声信号による第１および第２のビーム状音波の合成により、当該チャンネルの音声信号に対して想定される音像定位位置にフォーカスした音像が形成されるようになる。
【００１４】
したがって、リスナは、当該音像定位位置に、当該チャンネルの音像が定位されているように聴取することができる。
【００１５】
マルチチャンネル・サラウンド再生の場合の各チャンネルの音声信号についても、全く同様にして、第１および第２のアレースピーカからのビーム状音波の合成により、想定されている音像定位位置にフォーカスした音像を形成することが容易にできる。リアチャンネルの音声についても、多数回の壁反射を行なうことなく、容易に所望位置に音像定位させることが可能になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明によるスピーカ装置および音響再生方法の実施形態を、図を参照して説明する。
【００１７】
図１、図２および図３は、この発明によるスピーカ装置を、映像再生装置の画面に映出された画像を監視しながら、その画像に関連する音声を音響再生して聴取するようにする視聴システムの一部として用いる場合のシステム構成例を示すものである。
【００１８】
この例では、視聴環境（リスニングルーム）は通常の直方体のような部屋であるとし、リスナ２の側方には左右の壁面４Ｌ，４Ｒがあり、リスナ２の前方および後方には、壁面４Ｆおよび４Ｂがあり、また、リスナ２の上方には、天井４Ｃがあり、リスナは、床４Ｇの上に置かれた椅子に着座しているものとする。
【００１９】
リスナ２から見て部屋の前方の壁面４Ｆ側には、この例においては、ビデオプロジェクタ３（図２参照）より投影される映像を表示するための投影スクリーン１が設置されている。この例では、リスナ２は、投影スクリーン１を正面に見るように着座するものとしている。
【００２０】
この実施形態のスピーカ装置は、それぞれ、複数個のスピーカユニット１１が、この例では、１次元的にあるいは２次元的に配列された第１および第２のアレースピーカ１０Ｌおよび１０Ｒとアレースピーカ用音声信号生成回路とからなる。
【００２１】
第１および第２のアレースピーカ１０Ｌおよび１０Ｒは、この例では、リスニングルームの、床面および天井を挟んで互いに対向する第１および第２の壁面と、天井との交線部分に取り付けられて設けられる。すなわち、図１〜図３に示すように、この例では、リスナ２を基準にして左側方壁面４Ｌと天井面４Ｃとの交線５の近傍部分には、第１のアレースピーカ１０Ｌが配置され、また、右側方壁面４Ｒと天井面４Ｃとの交線５の近傍部分には、第２のアレースピーカ１０Ｒが配置される。
【００２２】
アレースピーカ用音声信号生成回路は、図１〜図３では図示を省略したが、１または複数チャンネル分の音声信号の入力端子を備えると共に、調整操作部を備える回路ボックス内に設けられる。この回路ボックスは、ユーザが操作可能な適当な位置に設けられる。
【００２３】
この回路ボックスと、第１および第２のアレースピーカ１０Ｌおよび１０Ｒとの間は、ケーブルで接続されてもよいし、無線で接続するようにしてもよい。無線で接続する場合には、回路ボックスから複数個のスピーカユニット１１に供給する複数のユニット駆動信号は多重化して第１および第２のアレースピーカ１０Ｌおよび１０Ｒに送り、アレースピーカ１０Ｌおよび１０Ｒのそれぞれは、多重化された複数のユニット駆動信号を分解して、対応するものを各スピーカユニット１１に供給するようにする。
【００２４】
また、アレースピーカ用音声信号生成回路は、左チャンネルの音声信号や右チャンネルの音声信号などの各チャンネルの音声信号のそれぞれから、第１および第２のアレースピーカ１０Ｌおよび１０Ｒを構成する複数個のスピーカユニット１１のそれぞれに供給する第１および第２の複数個のユニット駆動信号を形成する。
【００２５】
これら第１および第２の複数個のユニット駆動信号は、当該複数個のユニット駆動信号が対応する複数個のスピーカユニット１１に供給されることにより、アレースピーカ１０Ｌ、１０Ｒから放音される音波ＢＭ１、ＢＭ２（図３参照）の指向性の主軸の方向が所望の方向となるように、後述するようにして生成される。つまり、第１および第２の複数個のユニット駆動信号に基づいて、アレースピーカ１０Ｌおよび１０Ｒから、ビーム状に放射される音波ＢＭ１およびＢＭ２の方向が決定される。
【００２６】
［第１および第２のアレースピーカの構成例］
この実施形態における第１および第２のアレースピーカ１０Ｌおよび１０Ｒは、同一の構成を備えるものである。この実施形態のアレースピーカ１０Ｌおよび１０Ｒは、図４に示すように、横断面の形状がほぼ直角三角形の角柱状のキャビネット１２に、複数個のスピーカユニット１１が取り付けられて構成されている。そして、図４には、複数個のスピーカユニット１１の配列の方法に違いにより、３つの例を示した。
【００２７】
図４（Ａ）および図４（Ｂ）は第１の例、図４（Ｃ）および図４（Ｄ）は第２の例、図４（Ｅ）および図４（Ｆ）は第３の例、をそれぞれ示すものである。そして、図４（Ａ）、図４（Ｃ）および図４（Ｅ）は、キャビネット１２の、複数個のスピーカユニット１１が取り付けられた面１５Ｓを示すものであり、また、図４（Ｂ）、図４（Ｄ）、図４（Ｆ）は、それぞれキャビネット１２の横断面を示すものである。
【００２８】
図４（Ｂ）、図４（Ｄ）、図４（Ｆ）に示すように、この実施形態のアレースピーカ１０Ｌ，１０Ｒのキャビネット１２は、横断面の形状が、ほぼ直角の頂部を挟む辺１３および辺１４と、斜辺１５とを備える直角三角形となっており、斜辺１５を含む面１５Ｓから音波を放射するように、前記複数個のスピーカユニット１１がキャビネット１２に取り付けられている。
【００２９】
＜スピーカユニットの第１の配列例＞
この第１の配列例においては、図４（Ａ）に示すように、複数個のスピーカユニット１１は、その振動板１１ｖがキャビネット１２の面１５Ｓにおいて１次元的に並ぶように配列されている。この例では、口径が同じ大きさで、同特性の複数のスピーカユニット１１が配列されている。
【００３０】
ここで、複数個のスピーカユニット１１を配列するというのは、複数個のスピーカユニット１１を、それぞれの振動板が音波放射面となる面１５Ｓからすべて外部に臨むように、並べて配列することを意味している。図４の例では、スピーカユニット１１は円形の振動板１１ｖを備え、その振動板１１ｖの振動方向の主軸が、すべて面１５Ｓに対して直交する方向となるようにされるものである。
【００３１】
この例では、スピーカユニット１１は、例えば口径８ｃｍ程度の小型フルレンジ・スピーカユニットが用いられる。このスピーカユニット１１は、最低再生周波数はおよそ２００Ｈｚとされるが、それ以下の周波数帯域においても再生音圧レベルが低下するものの音声信号の再生は可能であるものである。
【００３２】
そして、このスピーカユニット１１は、一定間隔Ｄで、一列に近接して配列されている。ここで、配列間隔Ｄは、隣り合うスピーカユニット１１の振動板１１ｖの中心（ユニット中心）間の間隔であり、この例では、例えば、Ｄ＝１０ｃｍとされている。
【００３３】
スピーカユニット１１の個数は、指向性ビームの鋭さやサイドローブの低さ、あるいは鋭い指向性が得られる周波数範囲などに影響するので、数多く配置することが望ましいが、スピーカユニット１１の口径や設置スペースなどが考慮されて、例えば８〜１６個程度とされる。
【００３４】
＜スピーカユニットの第２の配列例＞
図４（Ａ）の第１の配列例では、複数個のスピーカユニット１１を直線配置としたが、第２の配列例では、図４（Ｃ）に示すように、複数のスピーカユニット１１を、いわゆる千鳥配置として、２次元的に配置する。このように、複数個のスピーカユニット１１を千鳥配置すれば、図４（Ｃ）に示すように、スピーカユニット１１の配列間隔を、Ｄ／２とすることができて、狭いスペースに多数のスピーカユニットを配列することができ、指向特性を制御できる高域限界周波数をより高めることができる。
【００３５】
＜スピーカユニットの第３の配列例＞
上述の２つの配列例においては、複数個のスピーカユニット１１としては、同じ口径の同特性のフルレンジ・スピーカユニットを用いたが、複数個のスピーカユニットとして、口径や特性の異なるスピーカユニットを混在して用いるようにしてもよい。
【００３６】
第３の配列例は、その場合の例で、図４（Ｅ）の例においては、複数個のスピーカユニットとして、フルレンジ・スピーカユニットを用いると共に、口径の小さい高音域用ユニット（ツィータ）１６を用いる。そして、この例においては、高音域用ユニット（ツィータ）は、図４（Ｅ）に示すように、フルレンジ・スピーカユニット間の隙間に配置するようにする。
【００３７】
この第３の配列例のアレースピーカによれば高音域での指向特性を改善することができる。
【００３８】
なお、高音域用ユニット（ツィータ）のみではなく、中低音域用ユニットとフルレンジユニットを組み合わせたり、フルレンジユニット、高音域用ユニット、中低音域用ユニットの３種のユニットを組み合わせたりするようにしてもよい。
【００３９】
なお、アレースピーカの構成方法は、上述の例に限られるものではなく、多種多様の構成方法が可能である。
【００４０】
［アレースピーカ１０Ｌ，１０Ｒの取り付け位置について］
アレースピーカ１０Ｌは、図４に示した三角形断面の、直角の頂部を挟む一方の辺１３を含む面が天井４Ｃに接する、あるいは天井４Ｃに近接して、天井４Ｃ面と平行となるようにされると共に、前記直角の頂部を挟む他方の辺１４を含む面が左方の壁面４Ｌに接する、あるいは壁面４Ｌに近接して壁面４Ｌと平行となるようにされて、取り付けられる。
【００４１】
また、アレースピーカ１０Ｒは、辺１３を含む面が天井４Ｃに接する、あるいは天井４Ｃに近接して、天井４Ｃ面と平行となるようにされると共に、辺１４を含む面が右方の壁面４Ｒに接する、あるいは壁面４Ｒに近接して壁面４Ｒと平行となるようにされて、取り付けられる。
【００４２】
アレースピーカ１０Ｌ，１０Ｒを構成する複数個のスピーカユニット１１は、それぞれの振動板１１ｖが、前述したように、図４に示した三角形断面の斜辺１５を含む面１５Ｓから望むようにキャビネット１２に取り付けられているので、前記複数個のスピーカユニット１１の主軸の方向は、斜め下方を向く状態になる。
【００４３】
図５は、アレースピーカ１０Ｒを、天井４Ｃと右側方壁面４Ｒとの交線部分に配置した状態を示す断面図である。前述のように、この例では、アレースピーカ１０Ｒのキャビネット１２の横断面は、ほぼ直角三角形状をしており、そのキャビネット１２の直角部が天井４Ｃ面と右側方壁面４Ｒとの交線に対峙して設置される。
【００４４】
天井４Ｃ面や右側方壁面４Ｒなどは、音響的には境界面として作用する。音波を完全に反射するわけではないが、一般に、これらの面における吸音率はさほど高くないので、鏡像現象に近い音響現象を考慮する必要がある。簡単のため、スピーカユニット１１は全指向性であって、どの方向にも等しい音圧レベルで放射するものと考える。
【００４５】
スピーカユニット１１の音響中心（ボイスコイルと振動板との接合部分あたりと考えられる）は、天井面４Ｃおよび右側方壁面４Ｒから、それぞれ数ｃｍ〜１０ｃｍ程度離間している。この場合、このスピーカユニット１１（ＳＰ０）については、天井面４Ｃに対する鏡像ＳＰｍ１が形成され、右側方壁面４Ｆに対する鏡像ＳＰｍ３が形成され、その両面に対する鏡像ＳＰｍ２が形成される。
【００４６】
アレースピーカを無響室のような自由音場空間での動作を前提に設計する場合、各スピーカユニットに与えるゲインと遅延時間を比較的簡易に導出できる。しかし、そのスピーカのリスニング環境における反射性の壁面などの存在を考慮して設計することは非常に困難なものとなる。
【００４７】
しかし、この実施形態のスピーカ装置においては、アレースピーカはこれらの鏡像ＳＰｍ１、ＳＰｍ２、ＳＰｍ３が、実音源ＳＰ０の近傍にあるため、それらによる干渉は非常に少なくなり、簡易な設計手法によりビーム状の指向特性が得られる。むしろ、各壁面からの反射波（各鏡像から伝播される音波と等価）と実音源ＳＰ０からの直接波が干渉することなく進行するので、音圧が増加される効果も生じる。
【００４８】
なお、図５においても、スピーカユニット１１の音響中心は天井面４Ｃ、右側方壁面４Ｒから若干離間しているので、高音域において鏡像による干渉現象が生じるものと予想されるが、スピーカユニット１１の指向特性は完全な全指向性ではなく、特に高音域においては正面方向へのシフトが著しく横方向や背面方向へはほとんど放射されないとして問題ないので、高音域においても上記の干渉現象は起きない。
【００４９】
［アレースピーカ用音声信号生成回路］
以上のように複数個のスピーカユニット１１が配列されて構成される第１および第２のアレースピーカ１０Ｌおよび１０Ｒの複数個のスピーカユニット１１のそれぞれには、アレースピーカ用音声信号生成回路から第１および第２の複数のユニット駆動信号が供給される。アレースピーカ用音声信号生成回路は、各チャンネルの音声信号から、第１および第２のアレースピーカ１０Ｌおよび１０Ｒの複数個のスピーカユニット２１のそれぞれに供給する第１および第２の複数のユニット駆動信号を生成する。
【００５０】
入力音声信号の１チャンネル分についてのアレースピーカ用音声信号生成回路７０の一例について、図６を参照しながら、以下に説明する。実際的には、図６の回路７０がチャンネル数分設けられることになる。ただし、後述の制御回路７５は、それら多チャンネルに共通に設けることが可能である。
【００５１】
この例のアレースピーカ用音声信号生成回路の場合には、図６に示すように、第１の指向性形成用信号生成回路７１と、第２の指向性形成用信号生成回路７２と、遅延調整回路７３、７４と、制御回路７５と、第１および第２の調整操作部７６および７７と、出力アンプ７８１，７８２，７８３，・・・，７８ｎ（ｎはスピーカユニット１１の数）および出力アンプ７９１，７９２，７９３，・・・，７９ｎを備える。
【００５２】
遅延調整回路７３は、第１の指向性形成用信号生成回路７１の前段に設けられ、遅延調整回路７４は、第１の指向性形成用信号生成回路７２の前段に設けられる。当該チャンネルの音声入力信号は、音声入力端子Ｓｉｎを通じて、遅延調整回路７３および７４に供給される。
【００５３】
第１の指向性形成用信号生成回路７１１および７２１は、音声入力端子Ｓｉｎを通じて入力された当該チャンネルの入力音声信号から、制御回路７５からの制御信号ＣＴ１１およびＣＴ２１に基づいて、第１および第２のアレースピーカ１０Ｌ，１０Ｒのそれぞれを構成する複数個のスピーカユニット１１に供給する第１および第２の複数のユニット駆動信号Ｕ１およびＵ２を生成する。この第１および第２の複数のユニット駆動信号Ｕ１およびＵ２は、第１および第２のアレースピーカ１０Ｌおよび１０Ｒからビーム状に放射される音波の指向性の主軸の方向を、制御回路７５からの制御信号ＣＴ１１およびＣＴ２１により定められる方向とするように生成される。
【００５４】
遅延調整回路７３および７４は、アレースピーカ１０Ｌから前記第１の方向にビーム状に放射される音波（以下、第１のビーム状音波ＢＭ１という）と、アレースピーカ１０Ｒから前記第２の方向にビーム状に放射される音波（以下、第２のビーム状音波ＢＭ２という）が、当該チャンネルの音像定位位置として想定される位置（例えば図３の位置ＦＲ）に到達する時間の差を調整するためのものである。
【００５５】
この遅延調整回路７３，７４で調整される遅延時間は、例えば、アレースピーカ１０Ｌ，１０Ｒの長手方向の中心点からビーム状の音波ＢＭ１、ＢＭ２が放射されたものと仮定して調整されるものである。アレースピーカ１０Ｌ，１０Ｒのそれぞれを構成する複数のスピーカユニット間での遅延時間調整は、後述するように、第１および第２の指向性形成用信号生成回路７１および７２においてなされる。
【００５６】
これら遅延調整回路７３および７４は、制御回路７５からの制御信号ＣＴ１０およびＣＴ２０により遅延時間が制御される。
【００５７】
制御回路７５には、第１の調整操作部７６からの調整操作信号が供給されると共に、第２の調整操作部７７からの調整操作信号が供給される。第１の調整操作部７６には、第１のビーム状音波ＢＭ１の指向性の主軸の方向調整用つまみ９１および第１のビーム状音波ＢＭ１の振幅調整用つまみ９２と、当該第１のビーム状音波ＢＭ１の前記音像定位位置と想定される位置に到達するまでの時間を調整するための遅延時間調整用つまみ９３とが設けられる。第２の調整操作部７７には、第２のビーム状音波ＢＭ２の指向性の主軸の方向調整用つまみ９４および第２のビーム状音波ＢＭ１の振幅調整用つまみ９５と、当該第２のビーム状音波ＢＭ１の前記音像定位位置と想定される位置に到達するまでの時間を調整するための遅延時間調整用つまみ９６とが設けられる。
【００５８】
そして、方向調整用つまみ９１が調整操作されることにより、制御信号ＣＴ１１のうち遅延量制御に関する部分が調整され、この制御信号ＣＴ１１により第１の指向性形成用信号生成回路７１からの第１のユニット駆動信号Ｕ１により決まる第１のビーム状音波ＢＭ１の指向性の主軸の方向（第１の方向）が調整される。また、振幅調整用つまみ９２が調整操作されることにより、制御信号ＣＴ１１のうち振幅制御に関する部分が調整され、この制御信号ＣＴ１１により第１のユニット駆動信号Ｕ１により決まる第１のビーム状音波ＢＭ１の振幅（レベル）が調整される。
【００５９】
さらに、遅延量調整用つまみ９３が調整操作されることにより、制御信号ＣＴ１０が調整され、この制御信号ＣＴ１０により第１の遅延調整回路７３における遅延時間が調整される。
【００６０】
また、方向調整用つまみ９４が調整操作されることにより、制御信号ＣＴ２１のうち遅延量制御に関する部分が調整され、この制御信号ＣＴ２１により第２の指向性形成用信号生成回路７２からの第２のユニット駆動信号Ｕ２により決まる第２のビーム状音波ＢＭ２の指向性の主軸の方向（第２の方向）が調整される。また、振幅調整用つまみ９５が調整操作されることにより、制御信号ＣＴ２１のうち振幅制御に関する部分が調整され、この制御信号ＣＴ２１により第２のユニット駆動信号Ｕ２により決まる第２のビーム状音波ＢＭ２の振幅（レベル）が調整される。
【００６１】
さらに、遅延量調整用つまみ９６が調整操作されることにより、制御信号ＣＴ２０が調整され、この制御信号ＣＴ２０により第２の遅延調整回路７４における遅延時間が調整される。
【００６２】
第１指向性形成用信号生成回路７１および第２の指向性形成用信号生成回路７２は、全く同一の構成を有するもので、それぞれスピーカユニット１１の数と同数のフィルタ回路からなる。
【００６３】
すなわち、第１指向性形成用信号生成回路７１は、第１のアレースピーカ１０Ｌのスピーカユニット１１の数と同数のフィルタ回路７１１，７１２，７１３，・・・，７１ｎからなり、第２指向性形成用信号生成回路７２は、第２のアレースピーカ１０Ｒのスピーカユニット１１の数と同数のフィルタ回路７２１，７２２，７２３，・・・，７２ｎからなる。
【００６４】
そして、図６に示すように、制御回路７５からの制御信号ＣＴ１１は、第１指向性形成用信号生成回路７１のフィルタ回路７１１，７１２，７１３，・・・，７１ｎのそれぞれに個別に供給する複数個の制御信号の束であり、また、制御回路７５からの制御信号ＣＴ２１は、第２指向性形成用信号生成回路７２のフィルタ回路７２１，７２２，７２３，・・・，７２ｎのそれぞれに個別に供給する複数個の制御信号の束である。
【００６５】
フィルタ回路７１１，７１２，７１３，・・・，７１ｎおよびフィルタ回路７２１，７２２，７２３，・・・，７２ｎのそれぞれは、例えばアナログフィルタ、あるいはデジタルフィルタによって構成される。デジタルフィルタで構成される場合には、音声入力端子Ｓｉｎからの入力音声信号がデジタル音声信号とされる、あるいは、第１および第２の指向性形成用信号生成回路７１および７２の入力段において、デジタル音声信号に変換される必要がある。
【００６６】
フィルタ回路７１１，７１２，７１３，・・・，７１ｎおよびフィルタ回路７２１，７２２，７２３，・・・，７２ｎのそれぞれをアナログフィルタで構成する場合には、例えば可変容量素子の容量値や可変抵抗器の抵抗値が制御信号ＣＴ１１およびＣＴ２１により調整されることにより、遅延時間および振幅が調整される。また、デジタルフィルタで構成する場合には、制御信号ＣＴ１１、ＣＴ２１は、それぞれのフィルタ回路に供給するフィルタ係数のセットの束であり、それらセットのフィルタ係数値が変更制御されることにより、遅延時間および振幅が調整される。
【００６７】
以上のようにして、第１の指向性形成用信号生成回路７１で生成された第１のユニット駆動信号Ｕ１は、出力アンプ７８１，７８２，７８３，・・・，７８ｎ（ｎはスピーカユニット１１の数）をそれぞれ通じて、アレースピーカ１０Ｌの対応するスピーカユニット１１のそれぞれに供給される。
【００６８】
また、同様に、第２の指向性形成用信号生成回路７２で生成された第２のユニット駆動信号Ｕ２は、出力アンプ７９１，７９２，７９３，・・・，７９ｎ（ｎはスピーカユニット１１の数）をそれぞれ通じて、アレースピーカ１０Ｒの対応するスピーカユニット１１のそれぞれに供給される。
【００６９】
［各チャンネルの音像形成方法の説明］
次に、上述のように構成されるアレースピーカ用音声信号生成回路と、アレースピーカ１０Ｌおよび１０Ｒとを用いて、右チャンネルの音声信号による音像を所望の位置、例えばＦＲに形成する場合について説明する。
【００７０】
以下に説明する例は、遅延調整回路７３，７４、第１の指向性形成用信号生成回路７１、第２の指向性形成用信号生成回路７２のすべては、デジタル回路の構成とされる。
【００７１】
したがって、この例の場合には、フィルタ回路７１１〜７１ｎおよび７２１〜７２ｎのそれぞれは、デジタルフィルタで構成され、制御信号ＣＴ１１およびＣＴ２１は、フィルタ回路７１１〜７１ｎおよび７２１〜７２ｎのそれぞれに供給される複数のフィルタ係数のセットとされる。そして、各セットのフィルタ係数の値が調整用つまみ９１〜９３および９４〜９６の調整により変更される。また、遅延調整回路４１３，４２３も、デジタルフィルタの構成として、制御信号ＣＴ１０、ＣＴ２０は、フィルタ係数のセットの束とされる。
【００７２】
この場合において、例えば、制御回路７５は、マイクロコンピュータを搭載して構成されると共に、この制御回路７５には、ビーム状音波の指向性の主軸の方向を順次に変更するためのフィルタ回路７１１〜７１ｎおよび７２１〜７２ｎ用のフィルタ係数のセットが、例えば不揮発性メモリに記憶されており、そのメモリから読み出されるフィルタ係数のセットが、調整用つまみ９１，９２および９４，９５の調整に応じて変更されることにより、前記第１および第２のビーム状音波ＢＭ１およびＢＭ２の指向性の主軸の方向および前記第１および第２のビーム状音波ＢＭ１およびＢＭ２の振幅が変更される。
【００７３】
同様に、制御回路７５には、遅延調整回路７３および７４の遅延時間を調整するためのフィルタ係数のセットが、例えば不揮発性メモリに記憶されており、そのメモリから読み出されるフィルタ係数のセットが、調整用つまみ９３および９６の調整に応じて変更されることにより、前記第１および第２のビーム状音波ＢＭ１およびＢＭ２の間の遅延時間の差が調整されるようにされる。
【００７４】
先ず、図６において、この例においては、音声入力端子Ｓｉｎを通じて右チャンネルのデジタル音声信号が供給される。
【００７５】
そして、この実施形態においては、第１の指向性形成用信号生成回路７１では、音声入力端子Ｓｉｎを通じた右チャンネルのデジタル音声信号から、図３において、実線矢印１０１に示すように、右チャンネルの音声信号による音像を定位させるべき位置、図３の例では、正面の壁の右方の位置ＦＲに向かう第１のビーム状音波ＢＭ１を、第１のアレースピーカ１０Ｌから放射するようにする第１のユニット駆動信号Ｕ１を生成するようにする。
【００７６】
前述したように、この第１のビーム状音波ＢＭ１の指向性の主軸の方向は、方向調整用つまみ９１により調整される。また、このビーム状音波ＢＭ１の振幅は、振幅調整用つまみ９２により調整される。
【００７７】
また、第２の指向性形成用信号生成回路７２では、音声入力端子Ｓｉｎを通じた右チャンネルのデジタル音声信号から、図３において、実線矢印１０２に示すように、前記位置ＦＲに向かう第２のビーム状音波ＢＭ２を、第２のアレースピーカ１０Ｒから放射するようにする第２のユニット駆動信号Ｕ２を生成するようにする。
【００７８】
前述したように、この第２のビーム状音波ＢＭ２の指向性の主軸の方向は、方向調整用つまみ９４により調整される。また、この第２のビーム状音波ＢＭ２の振幅は、振幅調整用つまみ９５により調整される。
【００７９】
そして、遅延調整回路７３および７４が、遅延量調整用つまみ９３および９６により調整されることにより、第１のビーム状音波ＢＭ１および第２のビーム状音波ＢＭ２のうちの、右チャンネルの同じ音声信号成分が、音像定位位置として想定された位置ＦＲにおいて、同時に（同相、同レベルで）到達するように調整される。
【００８０】
このようにすれば、第１のビーム状音波ＢＭ１と、第２のビーム状音波ＢＭ２とは、位置ＦＲにおいて、互いに強め合う。したがって、リスナ２は、当該位置ＦＲに右チャンネルの音像が定位しているように、右チャンネルの再生音を聴取することができる。
【００８１】
ここで、第１および第２のビーム状音波を、位置ＦＲにフォーカスするようにして、右チャンネルの音声信号を再生させる場合における第１および第２の指向性形成用信号生成回路７１および７２の、各フィルタ回路７１１〜７１ｎおよび７２１〜７２ｎの遅延・振幅調整について、図７を参照してさらに説明する。
【００８２】
例えば、前記位置ＦＲに対応する図７において示す点Ｐにフォーカスさせて、右チャンネルの音声信号を再生するためには、第１および第２のアレースピーカ１０Ｌおよび１０Ｒの複数のスピーカユニット１１と点Ｐとの間の距離に応じた遅延・振幅調整をする必要がある。
【００８３】
つまり、点Ｐから放射された音波が、第１および第２のアレースピーカ１０Ｌおよび１０Ｒの複数のスピーカユニット１１のそれぞれに到達するまでに要する時間分の遅延と、その距離に反比例する音圧レベルを相対的に調整するものとして遅延・振幅調整すればよい。ただし、各スピーカユニット１１から放射された音波によって点Ｐで音像が再生されるようにするので、時間の“逆回し”のような操作を行なう。
【００８４】
例えば、図７の右側の第２のアレースピーカ１０Ｒの場合について、当該アレースピーカ１０Ｒが図示のように８個のスピーカユニット１１Ｒ１，１１Ｒ２，１１Ｒ３・・・１１Ｒ８から構成されていると仮定して説明すると、次のようになる。
【００８５】
先ず、当該アレースピーカ１０Ｒを構成する複数のスピーカユニットのうち、点Ｐに最も近いスピーカユニット１１Ｒ１は他のスピーカユニット１１Ｒ２，１１Ｒ３・・・１１Ｒ８よりも点Ｐからの音波は早く到達する。しかも、他のスピーカユニット１１Ｒ２，１１Ｒ３・・・１１Ｒ８よりも高い音圧レベルで音波を受ける。
【００８６】
逆に、当該アレースピーカ１０Ｒを構成する複数のスピーカユニットのうち、点Ｐに最も遠いスピーカユニット１１Ｒ８は他のスピーカユニット１１Ｒ１，１１Ｒ２，１１Ｒ３・・・１１Ｒ７よりも点Ｐからの音波は遅く到達する。しかも、他のスピーカユニット１１Ｒ１，１１Ｒ２，１１Ｒ３・・・１１Ｒ７よりも低い音圧レベルで音波を受ける。
【００８７】
つまり、各スピーカユニット１１Ｒ１，１１Ｒ２，１１Ｒ３・・・１１Ｒ８は、点Ｐとの距離に応じた遅延時間および音圧レベルで、点Ｐからの音波を受ける。
【００８８】
そこで、前記“逆回し”操作をすると、スピーカユニット１１Ｒ１に入力されるユニット駆動信号については、他のスピーカユニット１１Ｒ２，１１Ｒ３・・・１１Ｒ８に入力されるユニット駆動信号よりも、振幅レベルは小さくされ、遅延量はより大きくされる。また、スピーカユニット１１Ｒ８に入力されるユニット駆動信号は、他のスピーカユニット１１Ｒ１，１１Ｒ２，１１Ｒ３・・・１１Ｒ７に入力されるユニット駆動信号よりも、振幅レベルは大きくされ、遅延量はより小さくされる。
【００８９】
そして、他の中間のスピーカ１１Ｒ２，１１Ｒ３・・・１１Ｒ７に供給するユニット駆動信号に関しては、点Ｐとの距離に応じて、振幅レベルおよび遅延量が定められる。
【００９０】
以上をまとめると、ｉ番目のスピーカユニット１１Ｒｉのユニット駆動信号の振幅レベルＡｉは、点Ｐとの距離Ｌｉに比例したものとして定めることができる。つまり、Ａｉ＝αｉ・Ｌｉ（αｉは、定数）により定められる。
【００９１】
また、ｉ番目のスピーカユニット１１Ｒｉのユニット駆動信号の遅延量ＤＬｉは、一定値から点Ｐとの距離Ｌｉに比例した分を差し引いたものとして定めることができる。つまり、ＤＬｉ＝Ｋ−βｉ・Ｌｉ（Ｋ、βｉは、定数）により定められる。
【００９２】
したがって、アレースピーカ１０Ｒにおいては、スピーカユニット１１Ｒ８にユニット駆動信号が比較的大きなレベルで最初に入力され、続いてスピーカユニット１１Ｒ７に、以下順次に、スピーカユニット１１Ｒ６、１１Ｒ５、……、１１Ｒ２と徐々にレベルが下げられて、最後にスピーカユニット１１Ｒ１に、それぞれのユニット駆動信号が入力される。
【００９３】
このようにして、図７の右側の第２の各スピーカユニット１１Ｒ１，１１Ｒ２，１１Ｒ３・・・１１Ｒ８から放射された音波は、点Ｐでその波面が同振幅、同位相で合成され、最大に強め合う。左側の第１のアレースピーカ１０Ｌの各スピーカユニット１１のユニット駆動信号についても同様にして生成され、点Ｐで各スピーカユニットから放射された音波の波面が同振幅、同位相で合成され、最大に強め合う。したがって、２つのアレースピーカ１０Ｌおよび１０Ｒからの音波が、点Ｐ、つまり、右チャンネルの音像を定位させたい位置ＦＲにおいて、互いに強め合い、右チャンネルの音声信号による音像が当該位置ＦＲに定位することになる。
【００９４】
以上、説明した各フィルタ回路７１１〜７１ｎおよび７２１〜７２ｎの設計方法は一例であり、より簡易な手法としてそれぞれの遅延時間のみを調整して各スピーカから各スピーカユニットから放射された音波の波面が同位相で合成されるようにしてもよい。
【００９５】
この実施形態では、アレースピーカ１０Ｌおよび１０Ｒの複数個のスピーカユニット１１は直線状に配置されているので、アレースピーカ１０Ｌおよび１０Ｒとしての指向特性も配列軸を中心として回転対称形をなす。もちろん、上述のように、実際の各スピーカユニットでは、背面方向へはほとんど音波は放射されないので、図７の右側の指向特性は考慮する必要はない。
【００９６】
この状態を、図８を参照して説明する。天井面４Ｃと左側方壁面４Ｌとの交線近傍に配設された第１のアレースピーカ１０Ｌから放射された第１のビーム状音波ＢＭ１により、前方壁面４Ｆ側の点Ｐ（ＦＲ）にフォーカスした音像を形成したとすると、その回転対称をなす図中の点線太線８１で示すような位置でも同様に音像が形成される。もちろん、各スピーカユニット１１が嗜好性を有していることを考慮すると、厳密には各スピーカユニット１１の正面方向がもっとも音圧レベルが高い。このような円弧状の音像ができることは、明確な音場感・臨場感を得る上で望ましくない。
【００９７】
そこで、この実施形態では、天井面４Ｃと右側方壁面４Ｒとの交線近傍に配設された第２のアレースピーカ１０Ｒを併用する。この第２のアレースピーカ１０Ｒから放射された第２のビーム状音波ＢＭ２により、上記と同様な手法により点Ｐ（ＦＲ）にフォーカスした音像を形成する。この場合には、図中の太線８２で示すような位置に音像が形成される。
【００９８】
そして、左交線近傍に配設されたアレースピーカ１０Ｌから放射されたビーム状音波ＢＭ１による音像と合成すると、点Ｐ（ＦＲ）でのみ音像が形成される。点Ｐを除く上記の円弧状に形成される音像は、互いの他方のアレースピーカから見れば、位相がまったく揃っていない点の集まりであるので強め合うことはなく、むしろ弱まってしまい、音像としてもはや機能しない。
【００９９】
以上の説明は、右チャンネルの音声信号についての音像形成方法を説明したが、図６の１チャンネル分についてのアレースピーカ用音声信号生成回路を、必要なチャンネル数分設けることにより、多チャンネルの音声信号についての音像を形成することができる。
【０１００】
図９は、実施形態のスピーカ装置により、多チャンネルの音声信号について形成される音像の例を説明するためのものである。
【０１０１】
この図９において、前方左チャンネルの音声信号の場合には、正面の壁面４Ｆの左側の位置ＦＬにおいて、第１のアレースピーカ１０Ｌからの第１のビーム状音波ＢＭ１（実線２１）と、第２のアレースピーカ１０Ｒからの第２のビーム状音波ＢＭ２（実線２２）とが、上述のようにして、強め合うように放射されることにより、音像形成される。リスナ２は、点線２３の方向の位置ＦＬに前方左チャンネルの音像が定位しているように聴取する。
【０１０２】
前方右チャンネルの音声信号の場合については、前述した通りに、正面の壁面４Ｆの右側の位置ＦＲにおいて、第１のアレースピーカ１０Ｌからの第１のビーム状音波ＢＭ１（実線３１）と、第２のアレースピーカ１０Ｒからの第２のビーム状音波ＢＭ２（実線３２）とが、上述のようにして、強め合うように放射されることにより、音像形成される。リスナ２は、点線３３の方向の位置ＦＲに前方右チャンネルの音像が定位しているように聴取する。
【０１０３】
前方センターチャンネルの音声信号の場合には、正面の壁面４Ｆの中央の位置ＦＣにおいて、第１のアレースピーカ１０Ｌからの第１のビーム状音波ＢＭ１（実線４１）と、第２のアレースピーカ１０Ｒからの第２のビーム状音波ＢＭ２（実線４２）とが、上述のようにして、強め合うように放射されることにより、音像形成される。リスナ２は、点線４３の方向の位置ＦＣに前方センターチャンネルの音像が定位しているように聴取する。
【０１０４】
後方左チャンネルの場合には、後方の壁面４Ｂの左側の位置ＲＬにおいて、第１のアレースピーカ１０Ｌからの第１のビーム状音波ＢＭ１（実線５１）と、第２のアレースピーカ１０Ｒからの第２のビーム状音波ＢＭ２（実線５２）とが、上述のようにして、強め合うように放射されることにより、音像形成される。リスナ２は、点線５３の方向の位置ＲＬに、後方左チャンネルの音像が定位しているように聴取する。
【０１０５】
後方右チャンネルの場合には、後方の壁面４Ｂの右側の位置ＲＲにおいて、第１のアレースピーカ１０Ｌからの第１のビーム状音波ＢＭ１（実線６１）と、第２のアレースピーカ１０Ｒからの第２のビーム状音波ＢＭ２（実線６２）とが、上述のようにして、強め合うように放射されることにより、音像形成される。リスナ２は、点線６３の方向の位置ＲＲに、後方右チャンネルの音像が定位しているように聴取する。
【０１０６】
なお、図９には、示さなかったが、リスナ２の真横の壁面に定位させたい場合には、注意が必要である。例えば、リスナ２の真横の左側方壁面４Ｌに音像を定位させる場合に、右交線近傍に配設されたアレースピーカ１０Ｒから上記のようなビーム状音波ＢＭ２を放射すると、その音波ＢＭ２はリスナ２の頭上を横切るので、その一部の音波はリスナ２に到達し、しかも、その一部の音波は左交線近傍に配設されたアレースピーカ１０Ｌにより左側方壁面４Ｌに放射されたビーム状音波ＢＭ１より早く到達するので、右側への定位感が生じてしまう。
【０１０７】
これを避けるためには、この場合にのみ、左交線近傍に配設されたアレースピーカ１０Ｌのスピーカユニットに供給するユニット駆動信号に対する遅延を、右交線近傍に配設されたアレースピーカ１０Ｒのスピーカユニットに供給するユニット駆動信号よりも大きくするのではなく、むしろ右交線近傍に配設されたアレースピーカ１０Ｒのスピーカユニットに供給するユニット駆動信号については、左交線近傍に配設されたアレースピーカ１０Ｌのスピーカユニットに供給するユニット駆動信号に対して、より大きく遅延を与える必要がある。
【０１０８】
あるいは、右交線近傍に配設されたアレースピーカ１０Ｒからは音波を放音しないように制御してもよい。
【０１０９】
以上のようにして、上述した実施形態によれば、第１および第２のアレースピーカを設け、これら第１および第２のアレースピーカからのビーム状音波を、入力音声信号についての音像を定位させたい位置において、強め合うように合成するようにすることにより、各チャンネルの音声信号による音像を、所期の音像定位位置に容易に定位させることが可能となり、良好な音響再生空間を得ることができる。
【０１１０】
そして、従来の前方正面に配置したアレースピーカを用いたスピーカ装置のように、複数回、ビーム状音波を反射させて、リスナに音波を到達させるようにする場合と異なり、この実施形態によれば、後方チャンネルについても、比較的容易に良好な音像形成をすることができる。
【０１１１】
［その他の変形例］
上述の実施形態では、左右の側方の壁面４Ｌ，４Ｒと、天井４Ｃとの交線近傍に、第１および第２のアレースピーカを配置するようにしたが、第１および第２のアレースピーカを、天井４Ｃと正面前方の壁面４Ｆとの交線および天井４Ｃと後方壁面４Ｂとの交線近傍に配置するようにしてもよい。
【０１１２】
また、天井と、４つの壁面４Ｌ，４Ｒ，４Ｆ，４Ｂとの交線近傍のすべてにアレースピーカを配置し、前後のアレースピーカを第１および第２のアレースピーカとして用いると同時に、左右のアレースピーカを第１および第２のアレースピーカとして用いるようにすることもできる。この場合には、例えば左右の第１および第２のアレースピーカによっては、図９に示したような音像形成を行ない、前後の第１および第２のアレースピーカによっては、リスナの真横の音像形成を行なうようにすることができる。
【０１１３】
また、対向する壁面と天井との交線ではなく、隣り合う壁面と天井との交線に、第１および第２のアレースピーカを配置してもよい。また、天井と２つの壁面との２つの交線ではなく、天井と３つの壁面との３つの交線に、３個のアレースピーカを設け、それら３個のアレースピーカのうちから、チャンネル毎に、使用する２つのアレースピーカの組を定めて当該チャンネルの音像の形成を行なうようにすることもできる。
【０１１４】
また、上述の実施形態では、音像定位位置として想定される位置は、壁面上あるいはその近傍とするようにしたが、壁面から離れた空間に音像定位位置を想定するようにすることもできる。また、壁面の後ろ側に音像定位位置を想定するようにしてもよい。
【０１１５】
また、マルチチャンネル・サラウンド再生の場合に、すべてのチャンネルの音声信号に対して、上述した実施形態のように２つの音波を合成して強め合うことにより音像形成方法を適用してもよいし、左右チャンネルやセンターチャンネルなど、一部のチャンネルの音声信号についてのみ、上述した実施形態のように２つの音波を合成して音像形成する方法を適用してもよい。
【０１１６】
また、アレースピーカキャビネットは、上述の実施形態では、断面が三角形としたが、多角形であってもよい。また、上述の例の斜辺１５を含む面１５Ｓが曲面であってもよい。さらに、キャビネットの形状は、天井または壁面の一方または双方とは平行になっていなくてもよい。
【０１１７】
なお、上述の例では、映像再生装置としてビデオプロジェクタを用いたので、投影スクリーンをアレースピーカの上方に配置したが、映像再生装置としては、ＣＲＴ（ＣａｔｈｏｄｅＲａｙＴｕｂｅ）を用いたテレビモニター装置や、ＬＣＤ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）あるいはＰＤＰ（ＰｌａｓｍａＤｉｓｐｌａｙＰａｎｅｌ）などを用いたフラットディスプレイ装置を用いてもよい。
【０１１８】
また、この遅延調整回路７３および７４は、上述の例では、第１および第２の指向性形成用信号生成回路７１および７２の入力側に設けるようにしたが、出力側に設けるようにしてもよい。もっとも、出力側に設けた場合には、遅延調整回路は、各スピーカユニット１１に対して設ける必要があり、しかも、遅延量および振幅は、アレースピーカ１０Ｌ，１０Ｒを構成するすべてのスピーカユニット１１に供給する複数のユニット駆動信号について、同様の値となるように連動して制御する必要がある。
【０１１９】
また、遅延調整回路７３および７４は、振幅調整機能をも持つ、遅延・振幅調整回路の構成として、第１および第２のビーム状音波のレベルを、この遅延・振幅調整回路によっても調整できるように構成してもよい。
【０１２０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、アレースピーカからビーム状の指向性を持って放射された音波が、壁に反射された後にリスナに到達するようにされる場合においても、リスナに対して適当な音像定位方向に音像定位させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるスピーカ装置の実施形態を含むシステム構成の一例を説明するための図である。
【図２】この発明によるスピーカ装置の実施形態を含むシステム構成の一例を説明するための図である。
【図３】この発明によるスピーカ装置による音像形成方法を説明するための図である。
【図４】この発明によるスピーカ装置の実施形態に用いるアレースピーカの例を説明するための図である。
【図５】この発明によるスピーカ装置の実施形態に用いるアレースピーカの配置状態を説明するための図である。
【図６】この発明によるスピーカ装置の実施形態に用いるアレースピーカ用音声信号生成回路の一例のブロック図である。
【図７】この発明によるスピーカ装置による音像形成方法を説明するための図である。
【図８】この発明によるスピーカ装置による音像形成方法を説明するための図である。
【図９】この発明によるスピーカ装置の実施形態を用いた音響再生方法の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
１０Ｌ…第１のアレースピーカ、１０Ｒ…第２のアレースピーカ、１１…スピーカユニット、１２…キャビネット、７１…第１の指向性形成用信号生成回路、７２…第２の指向性形成用信号生成回路、７３，７４…遅延調整回路、７５…制御回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a speaker device using an array speaker composed of a plurality of speaker units.
[0002]
[Prior art]
A plurality of speaker units are arranged, for example, one-dimensionally or two-dimensionally, and a panel-type array speaker is arranged, for example, in front of the listening position, and only this array speaker has two or more channels. A speaker system for performing sound reproduction has been proposed (see, for example, WO 01/23104 A3 (Patent Document 1) and JP-A-6-205496 (Patent Document 2)).
[0003]
In this system, sound waves radiated from the array speaker are reflected as beam-like directivity on the side wall, rear wall, ceiling, etc. of the listener and reach the listener, as if the sound wave was finally reflected The sound is perceived as if there is a sound source in the direction of the wall, and sound image localization in any direction is possible with only one panel speaker arranged in front of the listener.
[0004]
[Patent Document 1]
International Publication No. WO 01/23104 A3.
[Patent Document 2]
JP-A-6-205496.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
When performing multi-channel surround reproduction in a speaker device using the above-described array speaker, beam-shaped beams are respectively output from one array speaker arranged at the center in the width direction of the front (front) wall side of the listener. This is realized by emitting multi-channel sound waves having directivity.
[0006]
However, in the case of the conventional speaker device, it is very difficult to localize the sound images of all the channels to the desired positions. In particular, the sound of the rear (rear) channel, which must be reflected to the wall or ceiling many times before reaching the listener, is localized in the sound image localization direction assumed corresponding to the rear (rear) channel. It is difficult to do so.
[0007]
In other words, it is almost impossible to narrow down the directivity like a light beam due to the limitation of the size of the array speaker and the wavelength of the sound wave, and it is necessary to make it reflect to the wall many times to reach the listener. In this case, the path length of the sound wave becomes very long, and the distance attenuation of the sound wave becomes large. In addition, the wall usually does not completely reflect the sound wave but partially absorbs the sound wave, so that the sound wave is greatly attenuated according to the number of reflections.
[0008]
Therefore, when the sound waves emitted from the array speaker are reflected many times on the wall surface and reach the listener as in the case of the rear channel described above, the sound image localization assumed for each of the rear channels is performed. It is considered that it is extremely difficult to localize in the direction in reality.
[0009]
In view of the above points, the present invention provides a speaker device that can relatively easily localize the sound image of each channel to an initial position even in sound reproduction using a multi-channel audio signal such as multi-channel surround reproduction. The purpose is to provide.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a speaker device according to the present invention
A first array speaker configured by a first plurality of speaker units and arranged near an intersection of a ceiling and a first wall surface of the listening room;
A second array speaker comprising a second plurality of speaker units and arranged near an intersection of a ceiling and a second wall different from the first wall of the listening room;
Receiving an input audio signal and generating a first plurality of unit drive signals to be supplied to the first plurality of speaker units of the first array speaker, wherein the first plurality of unit drive signals are generated; When a signal is supplied to the first plurality of speaker units, the direction of a main axis of directivity of sound waves emitted from the first array speaker is changed to a first direction for localizing a sound image by the input audio signal. First directivity forming signal generating means for generating the first plurality of unit drive signals so as to be in a direction,
Receiving the input audio signal and generating a second plurality of unit drive signals to be supplied to the second plurality of speaker units of the second array speaker; When the drive signal is supplied to the second plurality of speaker units, the direction of the main axis of the directivity of the sound wave radiated from the second array speaker is changed to the second direction in which the sound image by the input sound signal is localized. A second directivity forming signal generating means for generating the second plurality of unit drive signals so that
The time at which a sound wave radiated from the first array speaker with the first direction as the direction of the main axis of directivity reaches a position where a sound image based on the input sound signal is to be localized, and the time from the second array speaker is Delay means for adjusting the difference between the time at which the sound wave radiated as the direction of the principal axis of the directivity in the second direction reaches the position where the sound image based on the input audio signal is to be localized,
It is characterized by having.
[0011]
According to the present invention having the above-described configuration, the first and second array speakers are arranged in the listening room, for example, near the intersections of the ceiling and the right and left side walls as viewed from the listener, respectively. Then, first and second unit drive signals for driving each of the first and second array speakers are generated from the audio signal of each channel. The first and second array speakers emit first and second beam-shaped sound waves, respectively, in the sound image localization direction assumed for the audio signal of the channel.
[0012]
In this case, the delay means adjusts the delay time difference between the first and second unit drive signals between the two unit drive signals, and the first and second beam-shaped sound waves are converted into the audio signal of the channel. At the same time, the sound image localization position assumed to be reached is reached.
[0013]
Therefore, the first and second beam sound waves based on the audio signal of the channel reach the sound image localization position assumed for the audio signal of the channel at the same time, and the two sound waves are combined in phase, It becomes the maximum level by strengthening each other. That is, by combining the first and second beam-shaped sound waves with the audio signal of the channel, a sound image focused on a sound image localization position assumed for the audio signal of the channel is formed.
[0014]
Therefore, the listener can listen to the sound image as if the sound image of the channel is localized at the sound image localization position.
[0015]
In the same manner, the sound image focused on the assumed sound image localization position is obtained by synthesizing the beam sound waves from the first and second array speakers in the same manner for the audio signal of each channel in the case of multi-channel surround reproduction. It can be easily formed. The sound of the rear channel can be easily localized at a desired position without performing many times of wall reflection.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a speaker device and a sound reproduction method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
FIGS. 1, 2 and 3 show a speaker apparatus according to the present invention, in which an image displayed on a screen of a video reproducing apparatus is monitored and a sound related to the image is reproduced and listened to. 1 shows an example of a system configuration when used as a part of a system.
[0018]
In this example, the listening environment (listening room) is a room like a normal rectangular parallelepiped, and there are left and right walls 4L and 4R on the sides of the listener 2, and a wall 4F and a wall 4F on the front and rear of the listener 2. 4B, there is a ceiling 4C above the listener 2, and the listener is seated on a chair placed on the floor 4G.
[0019]
In this example, a projection screen 1 for displaying an image projected by a video projector 3 (see FIG. 2) is provided on the wall surface 4F in front of the room as viewed from the listener 2. In this example, the listener 2 is assumed to be seated so that the projection screen 1 is viewed from the front.
[0020]
In the speaker device according to this embodiment, a plurality of speaker units 11 are, in this example, one-dimensionally or two-dimensionally arranged first and second array speakers 10L and 10R and an array speaker sound. And a signal generation circuit.
[0021]
In this example, the first and second array speakers 10 L and 10 R are attached to the intersection of the ceiling and the first and second wall surfaces facing each other across the floor surface and the ceiling. Provided. That is, as shown in FIGS. 1 to 3, in this example, the first array speaker 10 L is disposed in the vicinity of the intersection line 5 between the left side wall surface 4 L and the ceiling surface 4 C with respect to the listener 2. A second array speaker 10R is disposed in the vicinity of the intersection line 5 between the right side wall surface 4R and the ceiling surface 4C.
[0022]
Although not shown in FIGS. 1 to 3, the array-speaker audio signal generation circuit is provided in a circuit box including an input terminal for audio signals for one or more channels and an adjustment operation unit. This circuit box is provided at an appropriate position operable by a user.
[0023]
The circuit box and the first and second array speakers 10L and 10R may be connected by a cable or wirelessly. In the case of wireless connection, a plurality of unit drive signals supplied from the circuit box to the plurality of speaker units 11 are multiplexed and sent to the first and second array speakers 10L and 10R. Decomposes a plurality of multiplexed unit drive signals and supplies corresponding signals to each speaker unit 11.
[0024]
The array speaker audio signal generation circuit is configured to generate a plurality of first and second array speakers 10L and 10R from each channel audio signal such as a left channel audio signal and a right channel audio signal. First and second plurality of unit drive signals to be supplied to each of the speaker units 11 are formed.
[0025]
The first and second plurality of unit drive signals are supplied to a plurality of speaker units 11 corresponding to the plurality of unit drive signals, so that sound waves BM1 emitted from the array speakers 10L and 10R are output. , BM2 (see FIG. 3) so that the direction of the main axis of the directivity becomes a desired direction as described later. That is, the directions of the sound waves BM1 and BM2 radiated in the form of beams from the array speakers 10L and 10R are determined based on the first and second plurality of unit drive signals.
[0026]
[Configuration Example of First and Second Array Speakers]
The first and second array speakers 10L and 10R in this embodiment have the same configuration. As shown in FIG. 4, the array speakers 10L and 10R of this embodiment are configured by mounting a plurality of speaker units 11 on a rectangular cabinet 12 having a substantially right-angled triangular cross section. FIG. 4 shows three examples depending on the method of arranging the plurality of speaker units 11.
[0027]
4 (A) and 4 (B) are a first example, FIGS. 4 (C) and 4 (D) are a second example, and FIGS. 4 (E) and 4 (F) are a third example. , Respectively. 4 (A), 4 (C) and 4 (E) show the surface 15S of the cabinet 12 to which the plurality of speaker units 11 are attached, and FIG. 4 (B) 4 (D) and 4 (F) show cross sections of the cabinet 12, respectively.
[0028]
As shown in FIGS. 4 (B), 4 (D), and 4 (F), the cabinet 12 of the array speakers 10L and 10R of this embodiment has a cross section of a side 13 sandwiching a substantially right-angled top. The speaker unit 11 is attached to the cabinet 12 so as to emit a sound wave from a surface 15S including the hypotenuse 15.
[0029]
<First Arrangement Example of Speaker Unit>
In the first arrangement example, as shown in FIG. 4A, the plurality of speaker units 11 are arranged such that the diaphragms 11v are arranged one-dimensionally on the surface 15S of the cabinet 12. In this example, a plurality of speaker units 11 having the same size and the same characteristics are arranged.
[0030]
Here, arranging the plurality of speaker units 11 means arranging the plurality of speaker units 11 so that all the diaphragms face the outside from the surface 15S that is the sound wave emitting surface. are doing. In the example of FIG. 4, the speaker unit 11 includes a circular diaphragm 11v, and the main axes of the vibration direction of the diaphragm 11v are all set to be in a direction orthogonal to the surface 15S.
[0031]
In this example, a small full-range speaker unit having a diameter of about 8 cm is used as the speaker unit 11, for example. This speaker unit 11 has a minimum reproduction frequency of about 200 Hz, but can reproduce an audio signal even in a frequency band lower than that, although the reproduction sound pressure level is reduced.
[0032]
The speaker units 11 are arranged in a row at regular intervals D. Here, the arrangement interval D is an interval between the centers (unit centers) of the diaphragms 11v of the adjacent speaker units 11, and in this example, for example, D = 10 cm.
[0033]
Since the number of the speaker units 11 affects the sharpness of the directional beam, the low side lobe, or the frequency range in which sharp directivity can be obtained, it is desirable to arrange a large number of the speaker units 11. For example, about 8 to 16 pieces are taken into consideration.
[0034]
<Second arrangement example of speaker unit>
In the first arrangement example of FIG. 4A, the plurality of speaker units 11 are arranged in a straight line. However, in the second arrangement example, as shown in FIG. Two-dimensional arrangement is performed as a so-called staggered arrangement. By arranging the plurality of speaker units 11 in a staggered manner, the arrangement interval of the speaker units 11 can be set to D / 2, as shown in FIG. The units can be arranged, and the high frequency limit frequency at which the directional characteristics can be controlled can be further increased.
[0035]
<Third arrangement example of speaker units>
In the above two arrangement examples, a full-range speaker unit having the same diameter and the same characteristics is used as the plurality of speaker units 11, but speaker units having different diameters and characteristics are mixed as the plurality of speaker units. You may make it use it.
[0036]
The third arrangement example is an example of such a case. In the example of FIG. 4E, a full-range speaker unit is used as the plurality of speaker units, and a high-range sound range unit (tweeter) 16 having a small aperture is used. Used. Then, in this example, the treble unit (tweeter) is arranged in the gap between the full-range speaker unit as shown in FIG.
[0037]
According to the array speaker of the third arrangement example, it is possible to improve the directional characteristics in a high frequency range.
[0038]
It should be noted that not only the treble unit (tweeter), but also the combination of the middle and low range unit and the full range unit, or the combination of three units of the full range unit, the high range unit and the middle and low range unit Is also good.
[0039]
In addition, the configuration method of the array speaker is not limited to the above example, and various configuration methods are possible.
[0040]
[Mounting positions of array speakers 10L and 10R]
The array speaker 10L is configured such that a surface including one side 13 sandwiching the right-angled apex of the triangular cross section illustrated in FIG. 4 is in contact with or close to the ceiling 4C and is parallel to the surface of the ceiling 4C. At the same time, the surface including the other side 14 sandwiching the right-angled top is in contact with the left wall surface 4L or is close to and parallel to the wall surface 4L.
[0041]
The array speaker 10R is configured such that a surface including the side 13 is in contact with or close to the ceiling 4C and is parallel to the ceiling 4C, and a surface including the side 14 is a right wall surface 4R. Or in close proximity to or parallel to the wall surface 4R.
[0042]
As described above, the plurality of speaker units 11 constituting the array speakers 10L and 10R are mounted on the cabinet 12 as desired, as described above, from the surface 15S including the hypotenuse 15 having the triangular cross section shown in FIG. Therefore, the directions of the main axes of the plurality of speaker units 11 are directed obliquely downward.
[0043]
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state where the array speaker 10R is disposed at the intersection of the ceiling 4C and the right side wall surface 4R. As described above, in this example, the cross section of the cabinet 12 of the array speaker 10R has a substantially right triangular shape, and the right angle portion of the cabinet 12 faces the intersection of the ceiling 4C surface and the right side wall surface 4R. Installed.
[0044]
The ceiling 4C surface and the right side wall surface 4R acoustically act as a boundary surface. Although sound waves are not completely reflected, in general, the sound absorption coefficient at these surfaces is not so high, so that it is necessary to consider an acoustic phenomenon close to a mirror image phenomenon. For simplicity, it is assumed that the speaker unit 11 is omni-directional and emits at the same sound pressure level in any direction.
[0045]
The acoustic center of the speaker unit 11 (which is considered to be around the joint between the voice coil and the diaphragm) is separated from the ceiling surface 4C and the right side wall surface 4R by about several cm to 10 cm, respectively. In this case, regarding the speaker unit 11 (SP0), a mirror image SPm1 is formed on the ceiling surface 4C, a mirror image SPm3 is formed on the right side wall surface 4F, and mirror images SPm2 are formed on both surfaces thereof.
[0046]
When the array loudspeaker is designed for operation in a free sound field space such as an anechoic room, the gain and delay time given to each loudspeaker unit can be derived relatively easily. However, it is very difficult to design the speaker in consideration of the presence of reflective walls and the like in the listening environment.
[0047]
However, in the speaker device of this embodiment, since the mirror images SPm1, SPm2, and SPm3 of the array speaker are near the real sound source SP0, the interference due to them is very small, and the beam shape is reduced by a simple design method. Directivity characteristics can be obtained. Rather, the reflected wave from each wall surface (equivalent to the sound wave propagated from each mirror image) and the direct wave from the actual sound source SP0 travel without interference, so that the effect of increasing the sound pressure also occurs.
[0048]
In FIG. 5 as well, since the acoustic center of the speaker unit 11 is slightly separated from the ceiling surface 4C and the right side wall surface 4R, an interference phenomenon by a mirror image is expected to occur in a high-frequency range. The directional characteristics are not completely omni-directional, and there is no problem in that particularly in the high-tone range, the shift in the front direction is remarkable, and almost no radiation occurs in the lateral direction and the back direction.
[0049]
[Audio signal generation circuit for array speaker]
As described above, each of the plurality of speaker units 11 of the first and second array speakers 10L and 10R configured by arranging the plurality of speaker units 11 is provided with a first audio signal generation circuit for an array speaker. And a second plurality of unit drive signals are supplied. The array speaker audio signal generation circuit supplies first and second plurality of unit drive signals supplied from the audio signal of each channel to each of the plurality of speaker units 21 of the first and second array speakers 10L and 10R. Generate
[0050]
An example of the array speaker audio signal generation circuit 70 for one channel of the input audio signal will be described below with reference to FIG. In practice, the circuits 70 of FIG. 6 are provided for the number of channels. However, a control circuit 75 described later can be provided in common for the multiple channels.
[0051]
In the case of the array speaker audio signal generation circuit of this example, as shown in FIG. 6, a first directivity generation signal generation circuit 71, a second directivity generation signal generation circuit 72, and a delay adjustment .., 78n (n is the number of speaker units 11) and output amplifiers. The circuits 73 and 74, the control circuit 75, the first and second adjustment operation portions 76 and 77, the output amplifiers 781, 782, 783,. 79n, 792, 793, ... 79n.
[0052]
The delay adjusting circuit 73 is provided before the first directivity forming signal generation circuit 71, and the delay adjusting circuit 74 is provided before the first directivity forming signal generating circuit 72. The audio input signal of the channel is supplied to the delay adjustment circuits 73 and 74 through the audio input terminal Sin.
[0053]
The first directivity forming signal generation circuits 711 and 721 generate first and second signals based on the control signals CT11 and CT21 from the control circuit 75 from the input audio signal of the channel input through the audio input terminal Sin. The first and second plurality of unit drive signals U1 and U2 to be supplied to the plurality of speaker units 11 constituting each of the array speakers 10L and 10R are generated. The first and second plurality of unit drive signals U1 and U2 determine the direction of the main axis of the directivity of sound waves radiated in a beam form from the first and second array speakers 10L and 10R from the control circuit 75. It is generated so that the direction is determined by the control signals CT11 and CT21.
[0054]
The delay adjusting circuits 73 and 74 are provided with a sound wave (hereinafter, referred to as a first beam sound wave BM1) emitted from the array speaker 10L in the first direction and a beam emitted from the array speaker 10R in the second direction. For adjusting the difference in the time when the sound wave radiated in the shape (hereinafter, referred to as a second beam sound wave BM2) reaches a position assumed as a sound image localization position of the channel (for example, a position FR in FIG. 3). Things.
[0055]
The delay times adjusted by the delay adjusting circuits 73 and 74 are adjusted on the assumption that, for example, beam-like sound waves BM1 and BM2 are emitted from the center points in the longitudinal direction of the array speakers 10L and 10R. is there. Adjustment of the delay time between a plurality of speaker units constituting each of the array speakers 10L and 10R is performed in first and second directivity forming signal generation circuits 71 and 72, as described later.
[0056]
The delay times of these delay adjusting circuits 73 and 74 are controlled by control signals CT10 and CT20 from a control circuit 75.
[0057]
The control circuit 75 is supplied with an adjustment operation signal from the first adjustment operation section 76 and an adjustment operation signal from the second adjustment operation section 77. The first adjustment operation unit 76 includes a knob 91 for adjusting the direction of the main axis of the directivity of the first beam sound wave BM1, a knob 92 for adjusting the amplitude of the first beam sound wave BM1, and the first beam sound wave BM1. A delay time adjusting knob 93 for adjusting the time required for the sound wave BM1 to reach the position assumed to be the sound image localization position is provided. The second adjustment operation section 77 includes a knob 94 for adjusting the direction of the main axis of the directivity of the second beam sound wave BM2, a knob 95 for adjusting the amplitude of the second beam sound wave BM1, and the second beam sound. A delay time adjusting knob 96 for adjusting the time required for the sound wave BM1 to reach the position assumed to be the sound image localization position is provided.
[0058]
When the direction adjusting knob 91 is adjusted, a portion related to the delay amount control in the control signal CT11 is adjusted, and the first directivity forming signal generation circuit 71 from the first directivity forming signal generation circuit 71 adjusts the portion related to the delay amount control. The direction (first direction) of the main axis of the directivity of the first beam sound wave BM1 determined by the unit drive signal U1 is adjusted. When the amplitude adjusting knob 92 is adjusted, a portion related to the amplitude control of the control signal CT11 is adjusted, and the control signal CT11 controls the first beam sound wave BM1 determined by the first unit drive signal U1. The amplitude (level) is adjusted.
[0059]
Further, the control signal CT10 is adjusted by operating the delay amount adjusting knob 93, and the delay time in the first delay adjusting circuit 73 is adjusted by the control signal CT10.
[0060]
When the direction adjusting knob 94 is adjusted, a portion related to the delay amount control in the control signal CT21 is adjusted, and the second directivity forming signal generation circuit 72 from the second directivity forming signal generating circuit 72 is adjusted by the control signal CT21. The direction (second direction) of the main axis of the directivity of the second beam sound wave BM2 determined by the unit drive signal U2 is adjusted. Further, when the amplitude adjusting knob 95 is operated to adjust, the portion related to the amplitude control of the control signal CT21 is adjusted, and the control signal CT21 determines the second beam-shaped sound wave BM2 determined by the second unit drive signal U2. The amplitude (level) is adjusted.
[0061]
Further, the control signal CT20 is adjusted by adjusting the delay amount adjusting knob 96, and the delay time in the second delay adjusting circuit 74 is adjusted by the control signal CT20.
[0062]
The first directivity forming signal generating circuit 71 and the second directivity forming signal generating circuit 72 have exactly the same configuration, and each include the same number of filter circuits as the number of speaker units 11.
[0063]
That is, the first directivity forming signal generation circuit 71 is composed of the same number of filter circuits 711, 712, 713,..., 71n as the number of speaker units 11 of the first array speaker 10L. The use signal generation circuit 72 includes the same number of filter circuits 721, 722, 723,..., 72n as the number of speaker units 11 of the second array speaker 10R.
[0064]
Then, as shown in FIG. 6, the control signal CT11 from the control circuit 75 is individually supplied to each of the filter circuits 711, 712, 713,..., 71n of the first directivity forming signal generation circuit 71. A control signal CT21 from the control circuit 75 is provided separately for each of the filter circuits 721, 722, 723,..., 72n of the second directivity forming signal generation circuit 72. Is a bundle of a plurality of control signals to be supplied to.
[0065]
Each of the filter circuits 711, 712, 713, ..., 71n and the filter circuits 721, 722, 723, ..., 72n is constituted by, for example, an analog filter or a digital filter. In the case of being constituted by a digital filter, the input audio signal from the audio input terminal Sin is converted into a digital audio signal, or in the input stages of the first and second directivity forming signal generation circuits 71 and 72, It needs to be converted to a digital audio signal.
[0066]
When each of the filter circuits 711, 712, 713, ..., 71n and the filter circuits 721, 722, 723, ..., 72n is constituted by an analog filter, for example, the capacitance value of the variable capacitance element or the variable resistor Is adjusted by control signals CT11 and CT21, so that the delay time and the amplitude are adjusted. In the case of using a digital filter, the control signals CT11 and CT21 are a bundle of sets of filter coefficients to be supplied to the respective filter circuits, and the delay time is controlled by changing the filter coefficient values of these sets. And the amplitude is adjusted.
[0067]
As described above, the first unit drive signal U1 generated by the first directivity forming signal generation circuit 71 is output from the output amplifiers 781, 782, 783,. ) Is supplied to each of the corresponding speaker units 11 of the array speaker 10L.
[0068]
Similarly, the second unit drive signal U2 generated by the second directivity forming signal generation circuit 72 includes output amplifiers 791, 792, 793,..., 79n (n is the number of speaker units 11). ) Is supplied to each of the corresponding speaker units 11 of the array speaker 10R.
[0069]
[Description of sound image forming method for each channel]
Next, a case will be described in which a sound image based on a right-channel sound signal is formed at a desired position, for example, FR using the array speaker sound signal generation circuit configured as described above and the array speakers 10L and 10R. .
[0070]
In the example described below, all of the delay adjustment circuits 73 and 74, the first directivity forming signal generation circuit 71, and the second directivity forming signal generation circuit 72 are configured as digital circuits.
[0071]
Therefore, in the case of this example, each of filter circuits 711-71n and 721-72n is formed of a digital filter, and control signals CT11 and CT21 are supplied to filter circuits 711-71n and 721-72n, respectively. A set of a plurality of filter coefficients is set. Then, the values of the filter coefficients of each set are changed by adjusting the adjustment knobs 91 to 93 and 94 to 96. The delay adjustment circuits 413 and 423 also have a digital filter configuration, and the control signals CT10 and CT20 are a bundle of a set of filter coefficients.
[0072]
In this case, for example, the control circuit 75 is configured by mounting a microcomputer, and the control circuit 75 includes filter circuits 711 to 711 for sequentially changing the direction of the main axis of the directivity of the beam sound wave. A set of filter coefficients for 71n and 721 to 72n is stored in, for example, a non-volatile memory, and the set of filter coefficients read from the memory is changed according to the adjustment of the adjustment knobs 91, 92 and 94, 95. This changes the direction of the main axis of the directivity of the first and second beam sound waves BM1 and BM2 and the amplitude of the first and second beam sound waves BM1 and BM2.
[0073]
Similarly, in the control circuit 75, a set of filter coefficients for adjusting the delay time of the delay adjustment circuits 73 and 74 is stored in, for example, a non-volatile memory, and the set of filter coefficients read from the memory is: By changing the adjustment knobs 93 and 96 in accordance with the adjustment, the difference in the delay time between the first and second beam sound waves BM1 and BM2 is adjusted.
[0074]
First, in FIG. 6, in this example, a digital audio signal of the right channel is supplied through an audio input terminal Sin.
[0075]
In this embodiment, the first directivity forming signal generation circuit 71 converts the right channel digital audio signal through the audio input terminal Sin into a right channel digital signal as shown by a solid arrow 101 in FIG. In the example of FIG. 3, the first beam-shaped sound wave BM 1 heading toward the right position FR of the front wall is radiated from the first array speaker 10 L in the position where the sound image based on the audio signal is to be localized. Is generated.
[0076]
As described above, the direction of the main axis of the directivity of the first beam sound wave BM1 is adjusted by the direction adjusting knob 91. The amplitude of the beam sound wave BM1 is adjusted by an amplitude adjusting knob 92.
[0077]
Further, in the second directivity forming signal generation circuit 72, as shown by a solid line arrow 102 in FIG. 3, the second beam directed to the position FR from the digital audio signal of the right channel through the audio input terminal Sin. A second unit drive signal U2 for emitting the sound wave BM2 from the second array speaker 10R is generated.
[0078]
As described above, the direction of the main axis of the directivity of the second beam sound wave BM2 is adjusted by the direction adjusting knob 94. The amplitude of the second beam sound wave BM2 is adjusted by the amplitude adjustment knob 95.
[0079]
Then, the delay adjusting circuits 73 and 74 are adjusted by the delay amount adjusting knobs 93 and 96, whereby the same sound signal of the right channel of the first beam sound wave BM1 and the second beam sound wave BM2 is obtained. The components are adjusted to arrive at the same time (in phase and at the same level) at the position FR assumed as the sound image localization position.
[0080]
By doing so, the first beam sound wave BM1 and the second beam sound wave BM2 reinforce each other at the position FR. Therefore, the listener 2 can listen to the reproduced sound of the right channel so that the sound image of the right channel is localized at the position FR.
[0081]
Here, the first and second directivity forming signal generation circuits 71 and 72 when reproducing the right channel audio signal by focusing the first and second beam sound waves on the position FR. The delay / amplitude adjustment of each of the filter circuits 711 to 71n and 721 to 72n will be further described with reference to FIG.
[0082]
For example, in order to focus on the point P shown in FIG. 7 corresponding to the position FR and reproduce the audio signal of the right channel, the plurality of speaker units 11 of the first and second array speakers 10L and 10R are connected to the point P. It is necessary to adjust the delay and amplitude according to the distance from P.
[0083]
That is, a delay corresponding to a time required for the sound wave radiated from the point P to reach each of the plurality of speaker units 11 of the first and second array speakers 10L and 10R, and a sound pressure level inversely proportional to the distance. May be adjusted to adjust the delay and amplitude relatively. However, since the sound image is reproduced at the point P by the sound wave radiated from each speaker unit 11, an operation such as "reverse rotation" of time is performed.
[0084]
For example, the case of the second array speaker 10R on the right side of FIG. 7 will be described on the assumption that the array speaker 10R is composed of eight speaker units 11R1, 11R2, 11R3,. Then, it becomes as follows.
[0085]
First, among the plurality of speaker units constituting the array speaker 10R, the speaker unit 11R1 closest to the point P receives the sound wave from the point P earlier than the other speaker units 11R2, 11R3,... 11R8. Moreover, sound waves are received at a higher sound pressure level than the other speaker units 11R2, 11R3,... 11R8.
[0086]
Conversely, among the plurality of speaker units constituting the array speaker 10R, the speaker unit 11R8 furthest to the point P receives the sound wave from the point P later than the other speaker units 11R1, 11R2, 11R3,. . In addition, sound waves are received at sound pressure levels lower than those of the other speaker units 11R1, 11R2, 11R3,.
[0087]
That is, each of the speaker units 11R1, 11R2, 11R3,... 11R8 receives a sound wave from the point P with a delay time and a sound pressure level corresponding to the distance from the point P.
[0088]
Therefore, when the "reverse rotation" operation is performed, the amplitude level of the unit drive signal input to the speaker unit 11R1 is made smaller than that of the unit drive signals input to the other speaker units 11R2, 11R3,. , The amount of delay is made larger. Further, the unit drive signal input to the speaker unit 11R8 has a higher amplitude level and a smaller delay amount than the unit drive signals input to the other speaker units 11R1, 11R2, 11R3,... 11R7. .
[0089]
For the unit drive signals supplied to the other intermediate speakers 11R2, 11R3,... 11R7, the amplitude level and the delay amount are determined according to the distance from the point P.
[0090]
In summary, the amplitude level Ai of the unit drive signal of the i-th speaker unit 11Ri can be determined as being proportional to the distance Li to the point P. That is, it is determined by Ai = αi · Li (αi is a constant).
[0091]
Further, the delay amount DLi of the unit drive signal of the i-th speaker unit 11Ri can be determined as a value obtained by subtracting an amount proportional to the distance Li to the point P from a constant value. That is, it is determined by DLi = K−βi · Li (K and βi are constants).
[0092]
Therefore, in the array speaker 10R, a unit drive signal is first input to the speaker unit 11R8 at a relatively large level, and then to the speaker unit 11R7, and sequentially to the speaker units 11R6, 11R5,..., 11R2. The level is lowered, and finally each unit drive signal is input to the speaker unit 11R1.
[0093]
Thus, the sound waves radiated from the second speaker units 11R1, 11R2, 11R3,... 11R8 on the right side of FIG. Fit. The unit drive signal of each speaker unit 11 of the first array speaker 10L on the left side is similarly generated, and the wavefront of the sound wave radiated from each speaker unit at the point P is synthesized with the same amplitude and the same phase, to the maximum. Strengthen each other. Therefore, the sound waves from the two array speakers 10L and 10R reinforce each other at the point P, that is, the position FR where the sound image of the right channel is to be localized, and the sound image by the audio signal of the right channel is localized at the position FR. become.
[0094]
The design method of each of the filter circuits 711 to 71n and 721 to 72n described above is an example. As a simpler method, only the respective delay times are adjusted so that the wavefront of the sound wave radiated from each speaker unit from each speaker is adjusted. They may be combined in phase.
[0095]
In this embodiment, since the plurality of speaker units 11 of the array speakers 10L and 10R are linearly arranged, the directional characteristics of the array speakers 10L and 10R are also rotationally symmetric about the arrangement axis. Of course, as described above, in each of the actual speaker units, almost no sound waves are emitted in the back direction, so that it is not necessary to consider the directional characteristics on the right side of FIG.
[0096]
This state will be described with reference to FIG. The point P (FR) on the front wall surface 4F side is focused by the first beam sound wave BM1 radiated from the first array speaker 10L disposed near the intersection of the ceiling surface 4C and the left wall surface 4L. Assuming that a sound image is formed, a sound image is similarly formed at a position indicated by a thick dotted line 81 in the figure, which is rotationally symmetric. Of course, considering that each speaker unit 11 has a preference, strictly speaking, the front direction of each speaker unit 11 has the highest sound pressure level. The formation of such an arc-shaped sound image is not desirable for obtaining a clear sound field feeling and a realistic feeling.
[0097]
Therefore, in this embodiment, the second array speaker 10R disposed near the intersection of the ceiling surface 4C and the right side wall surface 4R is used together. With the second beam sound wave BM2 emitted from the second array speaker 10R, a sound image focused on the point P (FR) is formed by the same method as described above. In this case, a sound image is formed at a position indicated by a thick line 82 in the figure.
[0098]
Then, when combined with the sound image of the beam sound wave BM1 radiated from the array speaker 10L disposed near the left intersection line, a sound image is formed only at the point P (FR). When viewed from the other array speaker, the sound images formed in the above-mentioned arc shape excluding the point P do not strengthen each other because they are a group of points that are completely out of phase with each other. No longer works.
[0099]
In the above description, the sound image forming method for the right channel audio signal has been described. However, by providing array speaker audio signal generation circuits for one channel in FIG. A sound image of the signal can be formed.
[0100]
FIG. 9 is a view for explaining an example of a sound image formed on a multi-channel audio signal by the speaker device of the embodiment.
[0101]
In FIG. 9, in the case of the audio signal of the front left channel, the first beam sound wave BM1 (solid line 21) from the first array speaker 10L and the second And the second beam sound wave BM2 (solid line 22) from the array speaker 10R is radiated in a constructive manner as described above, whereby a sound image is formed. The listener 2 listens so that the sound image of the front left channel is localized at the position FL in the direction of the dotted line 23.
[0102]
As described above, at the right side position FR of the front wall surface 4F, the first beam sound wave BM1 (solid line 31) from the first array speaker 10L and the second The second beam sound wave BM2 (solid line 32) from the array speaker 10R is radiated in a constructive manner as described above, whereby a sound image is formed. The listener 2 listens so that the sound image of the front right channel is localized at the position FR in the direction of the dotted line 33.
[0103]
In the case of the sound signal of the front center channel, the first beam sound wave BM1 (solid line 41) from the first array speaker 10L and the second array speaker 10R at the center position FC of the front wall surface 4F. The second beam sound wave BM2 (solid line 42) is radiated so as to be constructive as described above, thereby forming a sound image. The listener 2 listens so that the sound image of the front center channel is localized at the position FC in the direction of the dotted line 43.
[0104]
In the case of the rear left channel, at the position RL on the left side of the rear wall surface 4B, the first beam sound wave BM1 (solid line 51) from the first array speaker 10L and the second beam sound wave BM1 from the second array speaker 10R The sound wave BM2 (solid line 52) is radiated so as to be constructive as described above, whereby a sound image is formed. The listener 2 listens so that the sound image of the rear left channel is localized at the position RL in the direction of the dotted line 53.
[0105]
In the case of the rear right channel, the first beam sound wave BM1 (solid line 61) from the first array speaker 10L and the second beam sound BM1 from the second array speaker 10R at the right position RR of the rear wall surface 4B. The sound wave BM2 (solid line 62) is radiated so as to be constructive as described above, whereby a sound image is formed. The listener 2 listens so that the sound image of the rear right channel is localized at the position RR in the direction of the dotted line 63.
[0106]
Although not shown in FIG. 9, attention should be paid to the case where it is desired to be localized on the wall surface right beside the listener 2. For example, when the sound image is localized on the left side wall surface 4L immediately beside the listener 2, when the above-described beam sound wave BM2 is emitted from the array speaker 10R disposed near the right intersection line, the sound wave BM2 is A part of the sound wave reaches the listener 2, and a part of the sound wave is a beam-shaped sound wave radiated to the left side wall surface 4L by the array speaker 10L disposed near the left intersection line. Since the vehicle arrives earlier than BM1, a sense of localization to the right is generated.
[0107]
In order to avoid this, only in this case, the delay with respect to the unit drive signal supplied to the speaker unit of the array speaker 10L arranged near the left intersection line is changed by the delay of the array speaker 10R arranged near the right intersection line. The unit drive signal to be supplied to the speaker unit of the array speaker 10R disposed near the right intersection line is not provided to be larger than the unit drive signal supplied to the speaker unit. It is necessary to give a greater delay to the unit drive signal supplied to the speaker unit of the array speaker 10L.
[0108]
Alternatively, control may be performed such that sound waves are not emitted from the array speaker 10R disposed near the right intersection line.
[0109]
As described above, according to the above-described embodiment, the first and second array speakers are provided, and beam sound waves from the first and second array speakers are used to localize a sound image of an input audio signal. By synthesizing in a desired position, it is possible to easily localize the sound image by the audio signal of each channel to the desired sound image localization position, and obtain a good sound reproduction space. it can.
[0110]
According to this embodiment, unlike a conventional speaker device using an array speaker arranged on the front front, a beam-shaped sound wave is reflected a plurality of times so that the sound wave reaches a listener. Also, a good sound image can be formed relatively easily on the rear channel.
[0111]
[Other Modifications]
In the above-described embodiment, the first and second array speakers are arranged near the intersection of the left and right side wall surfaces 4L and 4R and the ceiling 4C. However, the first and second array speakers are arranged. May be arranged near the intersection of the ceiling 4C and the front wall surface 4F and the intersection of the ceiling 4C and the rear wall surface 4B.
[0112]
Also, array speakers are arranged in the vicinity of the intersection of the ceiling and the four wall surfaces 4L, 4R, 4F, 4B, and the front and rear array speakers are used as the first and second array speakers. Speakers may be used as the first and second array speakers. In this case, for example, the left and right first and second array speakers form a sound image as shown in FIG. 9, and the front and rear first and second array speakers form a sound image right next to the listener. Can be performed.
[0113]
Further, the first and second array speakers may be arranged not at the intersection of the facing wall surface and the ceiling but at the intersection of the adjacent wall surface and the ceiling. Also, three array speakers are provided not at the two intersections between the ceiling and the two walls but at the three intersections between the ceiling and the three walls, and among the three array speakers, for each channel, Alternatively, a set of two array speakers to be used may be determined to form a sound image of the channel.
[0114]
Further, in the above-described embodiment, the position assumed as the sound image localization position is set to be on or near the wall surface. However, the sound image localization position may be assumed to be in a space away from the wall surface. Further, a sound image localization position may be assumed behind the wall surface.
[0115]
Further, in the case of multi-channel surround reproduction, a sound image forming method may be applied to sound signals of all channels by synthesizing and strengthening two sound waves as in the above-described embodiment, The method of forming a sound image by combining two sound waves as in the above-described embodiment may be applied only to audio signals of some channels such as the left and right channels and the center channel.
[0116]
In the above embodiment, the array speaker cabinet has a triangular cross section, but may have a polygonal cross section. Further, the surface 15S including the hypotenuse 15 in the above example may be a curved surface. Further, the shape of the cabinet need not be parallel to one or both of the ceiling or wall.
[0117]
In the above example, a video projector was used as the video playback device, so the projection screen was arranged above the array speaker. However, as the video playback device, a television monitor using a CRT (Cathode Ray Tube), A flat display device using an LCD (Liquid Crystal Display) or a PDP (Plasma Display Panel) may be used.
[0118]
In the above example, the delay adjusting circuits 73 and 74 are provided on the input side of the first and second directivity forming signal generating circuits 71 and 72, but may be provided on the output side. Good. However, when provided on the output side, it is necessary to provide a delay adjustment circuit for each speaker unit 11, and the amount of delay and the amplitude are provided for all speaker units 11 constituting the array speakers 10L and 10R. It is necessary to control a plurality of unit drive signals to be supplied in conjunction with each other so as to have similar values.
[0119]
Further, the delay adjusting circuits 73 and 74 have a configuration of a delay / amplitude adjusting circuit which also has an amplitude adjusting function, so that the levels of the first and second beam sound waves can be adjusted by the delay / amplitude adjusting circuits. May be configured.
[0120]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even when the sound wave radiated from the array speaker with the beam-like directivity reaches the listener after being reflected by the wall, the listener can Thus, the sound image can be localized in an appropriate sound image localization direction.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a system configuration including an embodiment of a speaker device according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a system configuration including an embodiment of a speaker device according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining a sound image forming method using the speaker device according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram for explaining an example of an array speaker used in the embodiment of the speaker device according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining an arrangement state of an array speaker used in the embodiment of the speaker device according to the present invention.
FIG. 6 is a block diagram of an example of an array speaker audio signal generation circuit used in the embodiment of the speaker device according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram for explaining a sound image forming method by the speaker device according to the present invention.
FIG. 8 is a diagram for explaining a sound image forming method using the speaker device according to the present invention.
FIG. 9 is a diagram for explaining an example of a sound reproducing method using the embodiment of the speaker device according to the present invention.
[Explanation of symbols]
10L: first array speaker, 10R: second array speaker, 11: speaker unit, 12: cabinet, 71: first directivity forming signal generating circuit, 72: second directivity forming signal generating circuit , 73, 74: delay adjustment circuit, 75: control circuit

Claims

第１の複数個のスピーカユニットで構成され、リスニングルームの第１の壁面と天井との交線部分の近傍に配置された第１のアレースピーカと、
第２の複数個のスピーカユニットで構成され、リスニングルームの前記第１の壁面とは異なる第２の壁面と天井との交線部分の近傍に配置された第２のアレースピーカと、
入力音声信号を受けて、前記第１のアレースピーカの前記第１の複数個のスピーカユニットに供給する第１の複数のユニット駆動信号を生成するものであって、前記第１の複数のユニット駆動信号が前記第１の複数個のスピーカユニットに供給されることによって前記第１のアレースピーカから放射される音波の指向性の主軸の方向を、前記入力音声信号による音像を定位させるべき第１の方向とするように、前記第１の複数のユニット駆動信号を生成する第１の指向性形成用信号生成手段と、
前記入力音声信号を受けて、前記第２のアレースピーカの前記第２の複数個のスピーカユニットに供給する第２の複数のユニット駆動信号を生成するものであって、前記第２の複数のユニット駆動信号が前記第２の複数個のスピーカユニットに供給されることによって前記第２のアレースピーカから放射される音波の指向性の主軸の方向を、前記入力音声信号による音像を定位させるべき第２の方向とするように、前記第２の複数のユニット駆動信号を生成する第２の指向性形成用信号生成手段と、
前記第１のアレースピーカから前記第１の方向を指向性の主軸の方向として放射される音波が前記入力音声信号による音像を定位させるべき位置に到達する時間と、前記第２のアレースピーカから前記第２の方向を指向性の主軸の方向として放射される音波が前記入力音声信号による音像を定位させるべき位置に到達する時間との差を調整するための遅延手段と、
を備えることを特徴とするスピーカ装置。A first array speaker configured by a first plurality of speaker units and arranged near an intersection of a ceiling and a first wall surface of the listening room;
A second array speaker comprising a second plurality of speaker units and arranged near an intersection of a ceiling and a second wall different from the first wall of the listening room;
Receiving an input audio signal and generating a first plurality of unit drive signals to be supplied to the first plurality of speaker units of the first array speaker, wherein the first plurality of unit drive signals are generated; When a signal is supplied to the first plurality of speaker units, the direction of a main axis of directivity of sound waves emitted from the first array speaker is changed to a first direction for localizing a sound image by the input audio signal. First directivity forming signal generating means for generating the first plurality of unit drive signals so as to be in a direction,
Receiving the input audio signal and generating a second plurality of unit drive signals to be supplied to the second plurality of speaker units of the second array speaker; When the drive signal is supplied to the second plurality of speaker units, the direction of the main axis of the directivity of the sound wave radiated from the second array speaker is changed to the second direction in which the sound image by the input sound signal is localized. A second directivity forming signal generating means for generating the second plurality of unit drive signals so that
The time at which a sound wave radiated from the first array speaker with the first direction as the direction of the main axis of directivity reaches a position where a sound image based on the input sound signal is to be localized, and the time from the second array speaker is Delay means for adjusting the difference between the time at which the sound wave radiated as the direction of the principal axis of the directivity in the second direction reaches the position where the sound image based on the input audio signal is to be localized,
A speaker device comprising:

請求項１に記載のスピーカ装置において、
前記第１および第２の指向性形成用信号生成手段のそれぞれは、少なくとも前記第１および第２の複数個のスピーカユニットの数に対応した数の複数個の遅延調整手段を備える
ことを特徴とするスピーカ装置。The speaker device according to claim 1,
Each of the first and second directivity forming signal generating means includes a plurality of delay adjusting means corresponding to at least the number of the first and second plurality of speaker units. Speaker device.

請求項１に記載のスピーカ装置において、
前記第１および第２の指向性形成用信号生成手段のそれぞれは、前記第１および第２の複数個のスピーカユニットの数に対応した数の複数個の遅延および振幅調整手段を備える
ことを特徴とするスピーカ装置。The speaker device according to claim 1,
Each of the first and second directivity forming signal generation units includes a plurality of delay and amplitude adjustment units corresponding to the number of the first and second plurality of speaker units. Speaker device.

請求項１に記載のスピーカ装置において、
前記遅延手段は、その入力信号についての遅延量と振幅が制御信号により可変であって、
前記遅延手段における前記遅延量と前記振幅を制御する前記制御信号を発生する制御手段を設ける
ことを特徴とするスピーカ装置。The speaker device according to claim 1,
The delay means, the delay amount and amplitude of the input signal is variable by the control signal,
The speaker device according to claim 1, further comprising control means for generating the control signal for controlling the delay amount and the amplitude in the delay means.

請求項１に記載のスピーカ装置において、
前記第１および第２のアレースピーカは、少なくとも前記壁面に平行になる面と天井に平行になる面とを備える柱状のキャビネットを備えるものであり、前記キャビネットの前記２つの面以外の面から音波を放射するように、前記複数個のスピーカユニットが取り付けられて構成される
ことを特徴とするスピーカ装置。The speaker device according to claim 1,
The first and second array speakers each include a columnar cabinet having at least a surface parallel to the wall surface and a surface parallel to the ceiling, and a sound wave from a surface other than the two surfaces of the cabinet. Wherein the plurality of speaker units are attached so as to emit light.